周偉

【摘要】在近年來(lái)的水資源開(kāi)發(fā)、利用過(guò)程中，由于勘探技術(shù)水平不高，使我國(guó)水資源的綜合利用率大大下降，特別是我國(guó)的西北干旱地區(qū)，長(zhǎng)期以來(lái)水資源嚴(yán)重短缺的局面制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展。本文主要介紹了直流電法、瞬變電磁法這兩種綜合電法在榆林市北部地區(qū)水資源勘探中的應(yīng)用，通過(guò)實(shí)例分析了電法勘探找水定井的研究過(guò)程。首先，經(jīng)過(guò)野外物探工作資料的收集，然后，在此基礎(chǔ)上對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整理、分析、推演，從而結(jié)合推演結(jié)果繪制出激電參數(shù)曲線圖；與此同時(shí)，科學(xué)收集工作區(qū)的地質(zhì)以及水文資料、前人研究成果資料，并及時(shí)展開(kāi)綜合分析、研究，最終圈定榆林市北部地區(qū)最佳含水?dāng)嗔褜拥臏?zhǔn)確位置，從而確定井位，為鉆孔設(shè)計(jì)提供科學(xué)的依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】水資源勘查；綜合電法；技術(shù)；應(yīng)用

陜西省榆林市位于我國(guó)西北干旱地區(qū)，近年來(lái)，隨著國(guó)家對(duì)西部大開(kāi)發(fā)發(fā)展戰(zhàn)略的不斷重視，在西北工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及能源基地建設(shè)的過(guò)程中，水資源嚴(yán)重短缺的矛盾不斷凸顯，嚴(yán)重阻礙了該地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展。因此，為了適應(yīng)西部地區(qū)的發(fā)展形勢(shì)，開(kāi)發(fā)和尋找永久性的特大型供水水源地，對(duì)礦區(qū)深部水源地的水文地質(zhì)進(jìn)行勘察十分必要。本文研究的工作區(qū)主要位于陜西省榆林市北部，陜蒙交界處的陜西一側(cè)，從其地理位置看，主要的行政區(qū)劃屬于陜西榆林市的小壕兔、孟家灣以及岔河則鄉(xiāng)和耳林所管轄的范圍之內(nèi)，北部地區(qū)距離榆林市南部地區(qū)大約為四十五公里。

一、陜西省榆林市北部地區(qū)水文及地球物理特征分析

（一）榆林市北部地區(qū)水文特征分析

榆林市西北地區(qū)的地隔水層與含水層較多，而最主要的含水層為上更新統(tǒng)薩拉烏蘇組（Qps）與白堊系洛河組（K1l）。薩拉烏蘇組（Qps）主要的補(bǔ)給水源為大氣降水補(bǔ)給，另外還有承壓水越流補(bǔ)給、側(cè)向逕流補(bǔ)給以及凝結(jié)水補(bǔ)給、地表水入滲以及灌溉回歸等多種補(bǔ)給方式。該地區(qū)由于地形開(kāi)闊，所以地表被廣闊的沙層覆蓋，再加上眾多的洼地，因此非常有利于大氣降水的滲入。白堊系洛河組（K1l）砂巖孔隙潛水則除了接受大氣降水補(bǔ)給之外，局部還受到區(qū)域性側(cè)向逕流補(bǔ)給以及上覆松散沙層滲透補(bǔ)給。本文研究的水資源勘查區(qū)受當(dāng)?shù)氐匦蔚刭|(zhì)的影響，因此測(cè)區(qū)的徑流受到地勢(shì)走向的調(diào)節(jié)與地形影響，地勢(shì)走向呈現(xiàn)出一定的差異性。而該地區(qū)深部潛水主要受到區(qū)域古地貌的控制，因此主要以泉眼滲流方式作為地表潛水的主要排泄方式，將徑流直接排放到河谷中。除此之外，越流以及蒸發(fā)和人工開(kāi)采幾種防水也是該地區(qū)地下潛水的主要排泄方式。

（二）榆林市北部地區(qū)地球物理特征分析

在本文實(shí)際的研究過(guò)程中通過(guò)采用高密度電阻率法以及孔旁電測(cè)深的正演計(jì)算法兩種方式進(jìn)行二維反演擬合，在此研究論證的基礎(chǔ)上又結(jié)合了鉆孔測(cè)井曲線分析法對(duì)榆林市北部地區(qū)地球物理特征進(jìn)行了科學(xué)分析，從而得到表一的數(shù)據(jù)信息：從表一論述過(guò)程中可以看出，該地區(qū)大部分地表面被沙層所覆蓋，因此其地層的電性隨著沙層含水程度的不同變化而變化。從上表中可以看出，白堊系K1l洛河組砂巖的巖性以及電性相對(duì)穩(wěn)定，而含有激發(fā)極化效應(yīng)影響的視電阻率約為60Ω，而侏羅系J2a中，細(xì)砂巖地層的含水性相比于其它的地層較差，主要巖性特征為粗質(zhì)砂巖，以及泥質(zhì)頁(yè)巖互層，其地層的實(shí)際厚度變化情況較大，測(cè)井曲線的主要特征為鋸齒形；而侏羅系J2z中細(xì)砂巖的地質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，其等效視電阻率約為35Ω，通過(guò)數(shù)據(jù)比較可以看出，該區(qū)域的地形高程較低，因此其實(shí)際對(duì)應(yīng)的測(cè)探曲線激化點(diǎn)為極小點(diǎn)；而侏羅系J2y中，細(xì)砂巖含煤層段的巖性較為穩(wěn)定，但是煤層的實(shí)際厚度變化情況較大，與其它的巖層相比，其等效視電阻率通常保持在100-150Ω之間，因此從其具體的地層數(shù)據(jù)分析來(lái)看，侏羅系J2y層的地層巖性電性特征為標(biāo)志層。總之，從上述數(shù)據(jù)對(duì)比分析中可以看出，榆林市北部地區(qū)各地層的地球物理特征存在明顯的差異，適宜在水資源勘查過(guò)程中采用綜合電法勘探技術(shù)。

二、綜合電法勘探技術(shù)的主要應(yīng)用原理及方法分析

本文在具體的研究過(guò)程中根據(jù)榆林市北部地區(qū)的實(shí)際地質(zhì)條件以及水資源勘探任務(wù)要求，對(duì)該地區(qū)的多個(gè)已知鉆孔進(jìn)行了反射系數(shù)法、對(duì)稱四極電測(cè)深法、激發(fā)極化法、瞬變電磁法、以及高密度電阻率法等幾種不同的勘探方法進(jìn)行試驗(yàn)，實(shí)踐結(jié)果表明，榆林市北部地區(qū)水資源勘察過(guò)程中適宜采用綜合電法進(jìn)行勘探，只有將不同的勘察方法進(jìn)行綜合利用，通過(guò)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)才能更好地完成該地區(qū)的水資源勘察。

三、水資源勘查中綜合電法勘探方法技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用成果分析

（一）榆林市北部水資源勘查中綜合電法勘探成果

1. 直流電法在水資源勘查中的實(shí)際應(yīng)用成果

在對(duì)榆林市北部地區(qū)水資源進(jìn)行勘察中，主要采用激發(fā)極化法進(jìn)行科學(xué)觀測(cè)，這一技術(shù)設(shè)備是利用鐵道部第一勘測(cè)院西安分院研制的JSC-2A地下水探測(cè)儀進(jìn)行作業(yè)，高密度電阻率法及反射系數(shù)法、四極電測(cè)深則主要是采用重慶奔騰數(shù)控技術(shù)研究所生產(chǎn)的DZD-2型多功能直流電法儀及重慶地質(zhì)儀器廠生產(chǎn)的WDJD-2型多功能數(shù)字直流激電儀進(jìn)行作業(yè)，為保證水資源勘察的數(shù)據(jù)結(jié)果準(zhǔn)確，在勘探之前，分別對(duì)兩臺(tái)不同技術(shù)設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)，校驗(yàn)結(jié)果表明，勘探儀器均符合水資源勘察的電法勘探技術(shù)要求。在此過(guò)程中采用直流電法進(jìn)行檢測(cè)，每隔10日對(duì)供電導(dǎo)線的完好程度及實(shí)際變化情況進(jìn)行定期檢查，對(duì)不符合設(shè)計(jì)要求的導(dǎo)線積極進(jìn)行處理，在野外進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，每點(diǎn)觀測(cè)始末均按照設(shè)計(jì)要求對(duì)漏電情況與供電電壓穩(wěn)定性進(jìn)行檢查，除了高密度電阻率法，當(dāng)觀測(cè)過(guò)程出現(xiàn)誤差較大極距或觀測(cè)點(diǎn)時(shí)，要及時(shí)在觀測(cè)現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)查明誤差出現(xiàn)的具體原因。

在實(shí)際研究勘察過(guò)程中，通過(guò)對(duì)該地區(qū)的地質(zhì)情況進(jìn)行了勘探，而且對(duì)工作場(chǎng)地內(nèi)的巖溶發(fā)育以及地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行電測(cè)，在處理過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)電體有異常的特征顯示，而在資料處理中為了進(jìn)一步突出導(dǎo)電體的異常特性，對(duì)異常特征值進(jìn)行了科學(xué)提取，從特征值的分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在特征值曲線圖中出現(xiàn)一條近NM向特征值的低值帶，結(jié)合附近的鉆孔資料，綜合分析得出：該低值帶屬于溶巖發(fā)育帶，并且由此斷定，該觀測(cè)孔地下水資源豐富，后經(jīng)鉆孔驗(yàn)證，進(jìn)一步證實(shí)了本文的推斷結(jié)果，與此同時(shí)，對(duì)探明的地下水進(jìn)行了試抽檢驗(yàn)，流量顯示為≥15tfh。

2. 瞬變電磁法在水資源勘查中的實(shí)際應(yīng)用成果

通常情況下采用中型LC型微機(jī)電法勘探系統(tǒng)進(jìn)行瞬變電磁法觀測(cè)，要通過(guò)LC型微機(jī)電法勘探系統(tǒng)將勘察現(xiàn)場(chǎng)勘探到的瞬變電磁法的日期以及點(diǎn)號(hào)、二次衰減曲線以及現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行打印，打印結(jié)果要及時(shí)裝訂成冊(cè)。

（二）榆林市北部水資源勘查中的地質(zhì)解釋

通過(guò)野外地質(zhì)勘察，在室內(nèi)采用 DZD-2型和WDJD-2多功能直流電法儀將室外實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)取，除了手工繪制透明曲線外，所有勘探原始數(shù)據(jù)整理、計(jì)算及統(tǒng)計(jì)、包括各測(cè)線等視電阻率斷面圖的繪制、原始曲線的繪制、各測(cè)線等視電阻率等值線的繪制，都要經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)操作完成。技術(shù)人員需要采用自編正反演解釋軟件對(duì)對(duì)稱四極電測(cè)深資料進(jìn)行處理，并將地質(zhì)分析解釋結(jié)果資料裝訂成冊(cè)，并對(duì)主測(cè)線繪制電測(cè)深視電阻率斷面等值線圖進(jìn)行科學(xué)繪制。

另外，要采用自編解釋軟件對(duì)反射系數(shù)法對(duì)資料進(jìn)行處理，并將野外地質(zhì)勘察實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的視電阻率轉(zhuǎn)換為Ks、Kd曲線，將其裝訂成冊(cè)，在此過(guò)程中需要將經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化的視電阻率Ks、Kd曲線繪制成剖面對(duì)比圖進(jìn)行定量分析解釋。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)分析情況，將每條測(cè)線實(shí)測(cè)視電阻率繪制為斷面等值線圖，并以實(shí)測(cè)視電阻率值為AB/2=140m的極距對(duì)平面等值線圖進(jìn)行科學(xué)繪制。采用AGI公司二維高密度電阻率反演程序?qū)Ω呙芏入娮杪史ǖ臄?shù)據(jù)資料進(jìn)行地質(zhì)分析解釋，并在分析解釋結(jié)束之后提交一份彩色反演地質(zhì)分析解釋圖冊(cè)。

對(duì)于激發(fā)激化法要在地質(zhì)勘察現(xiàn)場(chǎng)將實(shí)時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)打印，原始觀測(cè)數(shù)據(jù)要經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)整理全部轉(zhuǎn)錄入計(jì)算機(jī)并及時(shí)存盤(pán)，同時(shí)要對(duì)每個(gè)點(diǎn)的半衰時(shí)曲線 （T1）以及視極化率曲線（ηs）進(jìn)行繪制。對(duì)于瞬變電磁法的原始觀測(cè)數(shù)據(jù)要在野外勘察現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)過(guò)LC微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)處理與打印，室內(nèi)的地質(zhì)分析解釋結(jié)果資料要經(jīng)過(guò)粘貼裝訂，然后將其輸入計(jì)算機(jī)及時(shí)存盤(pán)，并采用自編軟件對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化與處理，同時(shí)對(duì)ρτ、Sτ曲線以及 V2/I衰減曲線進(jìn)行科學(xué)繪制，在此過(guò)程中要對(duì)等視電阻率平面等值線圖以及等視電阻率斷面圖、各測(cè)線多測(cè)道剖面圖進(jìn)行繪制，對(duì)于等視電阻率ρτ曲線以及V2/I衰減曲線都要將其繪制成曲線冊(cè)。另外，全區(qū)不同的原始勘察數(shù)據(jù)要在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行分類存盤(pán)和編號(hào)，最后轉(zhuǎn)存于軟盤(pán)中并將其進(jìn)行裝袋存檔，在對(duì)地質(zhì)資料進(jìn)行分析解釋時(shí)，要始終堅(jiān)持從已知到未知的地質(zhì)解釋原則，并將已知鉆孔孔旁電法資料總結(jié)的異常規(guī)律作為此次水資源地質(zhì)勘察地質(zhì)分析解釋的重要依據(jù)，從點(diǎn)到線，結(jié)合斷面，由定性到定量經(jīng)過(guò)多種勘探分析方式進(jìn)行反復(fù)論證分析，確保榆林市北部水資源勘查中綜合電法勘探方法技術(shù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果科學(xué)準(zhǔn)確。在具體的地質(zhì)分析解釋過(guò)程中，綜合電法的應(yīng)用應(yīng)該有所側(cè)重，不同方法之間經(jīng)過(guò)相互印證分析，確保取得良好的地質(zhì)分析效果。

通過(guò)上述勘探過(guò)程，最終得到勘探結(jié)果：該探孔內(nèi)、外無(wú)富水異常情況出現(xiàn)，此次瞬變電磁勘探數(shù)據(jù)顯示：該工作面底層存在低阻異常區(qū)一處，即走向工作面向里30-70cm的范圍，上、下呈帶狀分布，影響深度范圍在40米以下，結(jié)合其勘探技術(shù)原理可知，該探孔中的富水源為太原組灰?guī)r水，灰?guī)r層厚度為5米，由于太原組灰?guī)r水具有初始水量大以及給水量較小、易于疏干的特點(diǎn)，因此不會(huì)對(duì)榆林市北部地區(qū)的生活、生產(chǎn)造成較大的水害影響，但是該灰?guī)r距離奧陶系灰?guī)r的最大垂距為17-20米，而該巖層巖水極有可能通過(guò)該地區(qū)的斷層發(fā)育裂隙，因此向上有一定的導(dǎo)升，由此推斷該探孔內(nèi)有豐富的水源。

（三）水資源勘查中綜合電法勘探技術(shù)的應(yīng)用效果

經(jīng)過(guò)地質(zhì)分析解釋發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)的地形較為平緩，屬于典型的山前平原，第四系覆蓋層較厚，因此沒(méi)有基巖出漏，由上述物探地質(zhì)分析曲線圖測(cè)得視電阻率等值線圖測(cè)線500米以前的低阻層厚度為230米，500米之后的深度250米之內(nèi)電祖率明顯在升高，由此可以推斷：該探區(qū)測(cè)線500米以前的第四系主要為黏土層，后為200米，由此斷定該地區(qū)有古河道通過(guò)，為主要的含水段，并將具體的井位定在測(cè)線800米處即高阻異常的正中央，預(yù)估實(shí)際出水量可以達(dá)到60m3/h.

本鉆孔嚴(yán)格按照供水水文地質(zhì)試驗(yàn)技術(shù)先進(jìn)行了一個(gè)落程的抽水試驗(yàn)工作，測(cè)得靜止水位為13.85m，穩(wěn)定水位為17.80m，實(shí)際降深為3.95m，實(shí)際涌水量為33m3，該地下水類型為基巖裂隙水，根據(jù)化學(xué)試驗(yàn)結(jié)果分析得到其總硬度為320.29 mg/L，永久硬度為07.60 mg/L，總堿度為212.69 mg/L，水質(zhì)的酸堿性為7.18，檢測(cè)呈弱堿性，因此無(wú)異臭味，無(wú)異物存在，結(jié)合地下水質(zhì)量單項(xiàng)組分評(píng)價(jià)指標(biāo)，該地區(qū)的水質(zhì)量級(jí)別評(píng)定為良好，達(dá)到我國(guó)飲用水檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)計(jì)算分析，該地區(qū)通過(guò)綜合物探法勘探到的水源可以供榆林市北部地區(qū)1200人畜飲用以及供400畝旱田進(jìn)行灌溉，其中直接受益總?cè)丝跒?200人。

本文現(xiàn)場(chǎng)勘探資料地質(zhì)解釋成果經(jīng)過(guò)5個(gè)不同的鉆孔進(jìn)行驗(yàn)證，洛河組地層底面埋深的實(shí)際解釋誤差為0.8～19.4m，其相對(duì)誤差在0.4%～10.9%這一數(shù)值范圍之內(nèi)，而第四系底界面埋深經(jīng)與電測(cè)深曲線綜合解釋后，其實(shí)際的誤差保持在13%以下，因此單孔日出水量可以達(dá)到500～2000m3，從數(shù)據(jù)資料地質(zhì)分析結(jié)果可以看出，此次對(duì)榆林市北部地區(qū)的水資源勘察中，綜合電法勘探技術(shù)的應(yīng)用取得了明顯的成效。最終證實(shí)，采用綜合電法對(duì)該地區(qū)的水資源進(jìn)行勘探，不僅地質(zhì)分析解釋精確度較高，而且數(shù)據(jù)分析解釋成果十分可靠。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，水資源在生活中的作用越來(lái)越大，不僅是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的重要資源，而且是人們?nèi)粘Ｉ钪械闹匾镔|(zhì)保障。本文正是在這樣的研究背景下，重點(diǎn)針對(duì)我國(guó)西北地區(qū)的陜西省榆林市水資源勘查為例，通過(guò)對(duì)該市北部地區(qū)水資源勘查中綜合電法勘探方法技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行論述，從而提高綜合電法勘探技術(shù)在我國(guó)水資源勘查過(guò)程中的應(yīng)用水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]王星明，郭棟，李嘉.水資源勘查中綜合電法勘探方法技術(shù)與應(yīng)用[J].物探與化探，2011，01：65-69.

[2]張聰.電法勘探技術(shù)在水資源勘查中的應(yīng)用[J].科技展望，2015，21：124.

[3]黃兆輝，魏長(zhǎng)洪，李春輝.綜合物探方法在地?zé)豳Y源勘查中的應(yīng)用[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，01：7-10.

[4]袁桂琴，劉玲，王曉宏，朱虹，陳曉東，林品榮，徐明才，吳文鸝，高文利，李磊，孫躍.幾種地球物理勘查方法技術(shù)應(yīng)用研究新進(jìn)展[J].物探化探計(jì)算技術(shù)，2013，06：629-639.

[5]王海周.地球物理勘探方法在水文地質(zhì)工作中的應(yīng)用[J].河南科技，2012，17：86-87.